2023年，随着中国在太空成功验证首款国产碳化硅（SiC）功率器件，我国航天领域的电源技术迎来了新的突破。根据中国科学院微电子研究所的报告，这项技术将成为未来航天电源升级换代的重要驱动力。
功率器件是实现电能变换和控制的核心，被誉为电力电子系统的“心脏”。传统的硅（Si）基功率器件在经历数十年的发展后，性能已逼近极限，不足以满足现代航天领域对电源系统效率和体积的严格要求。与之相比，作为第三代半导体材料的碳化硅（SiC），凭借其禁带宽度大、击穿场强高、饱和电子速度快等显著优势，成为解决这一瓶颈的关键。
碳化硅材料在功率转换和控制中的表现远超传统材料。具体来说，SiC功率器件的功率-体积比能大大的提升近5倍，极大简化了散热设备的设计，同时降低了发射成本，或在同样的发射成本下，提升了载荷的装载能力。这些特性不仅仅可以满足航天新能源系统对高能效、小型化和轻量化的要求，也使SiC成为电动车、风力发电及智能电网等多个领域的优选材料。
此次载荷的研制是由中国科学院微电子研究所的刘新宇、汤益丹团队，联合空间应用工程与技术中心的刘彦民团队共同完成的。搭载于2024年11月15日发射的天舟八号货运飞船，这一SiC功率器件在轨的加电试验表明，其在航天电源系统中的应用性能符合预期，完成了高压400V SiC功率器件的空间验证。
具体来说，这次试验的主要任务包括：对国产自研高压抗辐射SiC功率器件（SiC二极管和SiCMOSFET器件）在空间环境中的适应性做验证，以及对SiC功率器件在电源系统中综合辐射效应等科学研究，获得的数据对于未来千瓦级电源模块的开发至关重要。
刘新宇表示：“我们成功研制的首款国产高压抗辐射SiC功率器件，以及其成功通过空间验证，为中国在探月工程、载人登月、深空探测等领域的自主发展提供了强有力的支持。” 这一些器件的成功研发，意味着在未来的航天任务中，可提供更加高效、灵活的电力支持，这在某些特定的程度上将有助于中国航天探索的进一步深入。
值得注意的是，随着全球对第三代半导体材料战略部署的加大，特别是SiC材料的研究与应用，成为了各国争相布局的制高点。尽管国外在此领域起步较早，然而我国的技术码头却已经在这场竞争中站稳了脚跟。SiC材料的潜在应用不仅限于航天领域，其在高速列车、风力发电、智能电网等传统能源领域同样展现出巨大的优势。
未来，我们有理由相信，碳化硅功率器件将推动我们国家航天电源系统迈入一个更高的技术水平，同时也为其他领域的技术革新提供借鉴与启示。随技术的逐步成熟及普及，这一创新将为国家的可持续发展战略提供强有力的支持，也将为广大购买的人提供更优质的产品与服务，切实提升日常生活的便利性和能源利用的效率。
从长远来看，我国在SiC功率器件的研发成功，标志着我们在全球航天和能源技术领域的竞争力明显提升，展现了强大的自主创造新兴事物的能力。我们期待，在不久的将来，SiC功率器件能够大范围的应用于更多领域，助力中国在科学技术创新与可持续发展之路上继续前行。
